El cigüeñal marino es un componente central del sistema de propulsión de un barco. Se utiliza para convertir el movimiento alternativo de los pistones de un motor (como un motor diesel, etc.) en un movimiento rotativo que impulsa una hélice u otro dispositivo de transmisión. Es un elemento clave de transferencia de energía en el sistema de propulsión de un barco.Su fiabilidad afecta directamente a la seguridad de la navegación, la eficiencia de salida de energía y la vida útil del buque. Es necesario tener características de alta resistencia, resistencia a la corrosión y resistencia a la fatiga para adaptarse a los estrictos requisitos del entorno marino.

Clasificación de cigüeñales marinos

1. Según la forma estructural:

- cigüeñal integral: adecuado para embarcaciones pequeñas y medianas o motores diesel de alta velocidad, forjado o fundido en una sola pieza, estructura simple y fácil mantenimiento.

- cigüeñal combinado (semi-combinado/completo) :

- tipo semicombinado: el giro curvo (brazo curvo + pasador de manivela) se combina con el cuello del husillo después de forjar en su totalidad. Tiene alta rigidez y es adecuado para grandes motores diesel de baja velocidad. Es la tecnología principal.

- tipo totalmente combinado: cada componente está conectado por soldadura o perno después de forjar independientemente, con alta flexibilidad pero ligeramente menos resistencia. A menudo se utiliza en condiciones de trabajo especiales.

2. Por tipo de motor:

- cigüeñal para máquinas de baja velocidad: baja velocidad (<300 RPM), grandes dimensiones y peso pesado, como cigüeñales extra grandes para ruedas de 10 000 toneladas (hasta más de 20 metros de longitud y cientos de toneladas de peso).

- cigüeñal de máquina de media y alta velocidad: adecuado para pequeños y medianos barcos o motores diesel para generación de energía, alta velocidad y tamaño relativamente pequeño.

Las especificaciones

1. Rango de tamaño:

- diámetro: el diámetro del cuello del husillo puede alcanzar más de 2,5 metros (máquina de baja velocidad grande), el radio de giro de curvatura es super 2 metros.

- longitud: varía de unos pocos metros a decenas de metros (por ejemplo, cigüeñal marino de 488 toneladas de hasta 23,5 metros).

2. El material:

- acero de aleación de alta resistencia (por ejemplo, 42CrMo, 35CrMo), acero forjado o hierro dúctil (qt700-2), que debe satisfacer la demanda de alta carga y resistencia a la corrosión.

- peso: el cigüeñal individual pesa de decenas a cientos de toneladas (por ejemplo, el cigüeñal global W12X92 pesa 488 toneladas).

Parámetros de diseño

1. Parámetros dimensionales

- diámetro del cuello del husillo: afecta la capacidad de soporte y carga del cigüeñal. Por lo general, el diámetro del cuello del husillo es 0.65~0.75 veces el diámetro del cilindro.

- diámetro del cuello de eje de la biela: conectado a la biela para soportar el empuje del pistón, generalmente 0,60 ~ 0,65 veces el diámetro del cilindro.

- radio de la manivela: determina el curso del pistón y el desplazamiento del motor, generalmente de 0.25 a 0.33 veces el diámetro del cilindro.

- tamaño del brazo de manivela: el grosor del brazo de manivela es de 0,18 a 0,25 veces el diámetro del cilindro y el ancho es de 0,75 a 1,20 veces.

2. Selección material

- materiales comunes: hierro fundido, acero forjado, acero aleado, etc., seleccionados según el tipo de motor y las condiciones de trabajo para garantizar la fuerza, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión.

3. Parámetros de fuerza

- resistencia a la flexión y torsión: el cigüeñal está sometido a cargas de flexión y torsión complejas que requieren suficiente resistencia y rigidez.

- resistencia a la fatiga: mejora de la resistencia a la fatiga del cigüeñal mediante diseño optimizado de esquinas redondas, tratamiento de refuerzo de superficie, etc.

4. Diseño equilibrado

- diseño de contrapeso: para equilibrar la fuerza centrífuga rotatoria y la fuerza de inercia recíproca, se establece un contrapeso en el cigüeñal. Su número, tamaño y posición se determinan de acuerdo con el número de cilindros del motor y la forma de disposición.

Requisitos de precisión

- rugosidad de la superficie: la rugosidad de la superficie del cuello de eje afecta la lubricación y la resistencia al desgaste. El valor de Ra es generalmente 0.4~0.8 μm.

- redondeado y cilindrado: la precisión geométrica del cuello de eje afecta el ajuste del cojinete y la estabilidad de operación. Redondeado ≤ 0.005mm, cilindrado ≤ 0.005mm.

Ámbito de aplicación

- grandes buques oceánicos: portacontenedores, petroleros, graneleros, etc., con motores diesel de baja velocidad y alta potencia.

— buques de navegación interior y costera: cargueros pequeños y medianos, buques pesqueros, buques de ingeniería, etc., con cigüeñales de motor diesel de media y alta velocidad.

- equipos de ingeniería naval: sistemas de propulsión para plataformas de perforación, unidades flotantes de producción y almacenamiento de petróleo (FPSO).

- en el campo de la generación de energía: grandes grupos electrógenos diesel para centrales marinas o centrales terrestres.

Características importantes

1. Capacidad de carga estupenda: se adapta a la operación de alta carga a largo plazo del barco, y la vida de diseño es la misma vida que el barco (más de 20 años).

2. Diseño anticorrosivo: recubrimiento superficial o tratamiento de material especial para resistir el agua de mar y la corrosión del combustible.

3. Alta confiabilidad: libre de mantenimiento de por vida para evitar riesgos importantes causados por fallas en el mar.

4. Fabricación precisa y equilibrio dinámico: reduzca la vibración y el ruido, mejore la comodidad y la seguridad de la navegación.

5. Diseño de combinación modular: el cigüeñal grande adopta una combinación de fabricación segmentada, lo que reduce la dificultad de transporte e instalación.

Introducción al proceso

1. Forja y fundición:

- cigüeñal para máquinas de baja velocidad de gran tamaño: mediante un proceso semi-combinado, forja monobloque de giro curvado + combinación de carga en caliente del cuello del husillo;O fundición de fusión de escoria eléctrica para mejorar la uniformidad del material.

- cigüeñal pequeño y mediano: forjado monobloque o fundición de precisión para controlar la fuerza de elevación de la estructura de grano.

2. Arte de mecanizado:

- rectificado de alta precisión: el torneado CNC y el rectificado de seguimiento aseguran la precisión del cuello de eje.

- procesamiento de agujeros profundos: agujeros de aceite, agujeros de equilibrio y otros agujeros críticos mecanizados con precisión.

3. Tratamiento intensivo:

- refuerzo del rollo de esquinas redondeadas: mejora la resistencia a la fatiga más del 30%.

- superficie endurecida + nitruración: forma una capa superior de alta dureza para prolongar la vida útil.

4. Tecnología de detección:

- detección de defectos internos mediante ensayos no destructivos (ultrasonidos, magnetómetros).

- prueba de equilibrio dinámico: asegúrese de que la amplitud de vibración durante la rotación sea ≤0.02mm.

 

El cigüeñal marino es un componente central del sistema de potencia de un barco. Se utiliza para convertir el movimiento alternativo de los pistones del motor en un movimiento rotativo que impulsa una hélice. Productos con excelentes propiedades mecánicas, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga. Su alcance de aplicación cubre todos los tipos de buques, equipos de ingeniería marina, así como campos de generación de energía, etc., para satisfacer las necesidades de diferentes sistemas de energía, para garantizar la operación eficiente y estable de los buques.